高中信息技術(shù)教學(xué)中 學(xué)生計算思維培養(yǎng)存在的問題及對策

摘要：隨著教育改革逐漸深化，各個學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)成為現(xiàn)階段教學(xué)的重要目標(biāo)。在二十一世紀(jì)發(fā)展過程中，云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等一系列技術(shù)的發(fā)展使人們的生活多姿多彩。為促使學(xué)生能夠在步入社會后更好地面對數(shù)字化、信息化挑戰(zhàn)，應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)，使其能夠在未來信息社會中具有更好的發(fā)展。計算思維作為信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)的核心要素，在社會信息化發(fā)展過程中，是新時代人們應(yīng)具備的基本素養(yǎng)。在高中教學(xué)過程中，教師如何從信息技術(shù)教學(xué)課堂中培養(yǎng)學(xué)生計算思維，是一線信息技術(shù)教師需要研究的主要問題。本文從計算思維著手，對高中信息技術(shù)教學(xué)中學(xué)生計算思維培養(yǎng)存在的問題以及解決策略進(jìn)行探究，旨在為之后有關(guān)人員在計算思維方面研究時能夠提供參考性建議。

關(guān)鍵詞：高中階段;信息技術(shù)教學(xué);計算思維;學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)

一、引言

授人以魚不如授人以漁，教授知識不如教授學(xué)生學(xué)習(xí)知識的方式，如此方式能使學(xué)生一生受益無窮。學(xué)科核心素養(yǎng)能夠有效體現(xiàn)學(xué)科價值，促使學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)形成正確的價值觀和人生觀。高中信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)教育主要包括信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)和信息社會責(zé)任四個核心要素，而計算思維作為其中較為關(guān)鍵的內(nèi)容，是高中信息技術(shù)課程改革教育的最大亮點(diǎn)，并逐漸受到教育領(lǐng)域的重視與關(guān)注。培養(yǎng)學(xué)生的計算思維不僅能有效促進(jìn)學(xué)生綜合發(fā)展，還能使其具有創(chuàng)新精神，促使學(xué)生在日后學(xué)習(xí)中能運(yùn)用計算思維探索知識、獲取知識。

二、計算思維概念

在普通高中信息技術(shù)課程教育中計算思維作為核心教育元素之一，主要是指運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域技術(shù)和思想方式，提升學(xué)生問題解決能力，并在此過程中形成一系列的思維活動過程，在此期間學(xué)生能通過計算思維進(jìn)行問題的分析和判斷，并利用各種綜合信息資源，行程算法解決其他問題[1]。良好的計算思維能夠有效提升學(xué)生帶走我們問題，解決問題的能力，強(qiáng)化其思維邏輯與思辨能力，能夠有效促進(jìn)學(xué)生綜合發(fā)展。計算思維是信息一意識和數(shù)字化結(jié)合的一種解決問題的思維能力，是一種時代與個性的結(jié)合能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。對學(xué)生日后學(xué)習(xí)發(fā)展能夠提供基礎(chǔ)性條件。

三、高中信息技術(shù)教學(xué)中學(xué)生計算思維培養(yǎng)存在的問題

（一）教師對計算思維認(rèn)識不足

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們?yōu)槭褂嬎銠C(jī)技術(shù)得到優(yōu)化和更新時期，更適合社會發(fā)展需要，在長久開發(fā)下逐漸形成計算思維，因此計算思維形成的時間較長，在教育中運(yùn)用計算思維的時間卻比較短[2]。專業(yè)人員在研究和提出計算思維后，并指出計算思維能有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)效能，促進(jìn)學(xué)生個人素養(yǎng)的發(fā)展，但是并沒有具體說明將計算思維有效運(yùn)用在教學(xué)中的方法。此外，受應(yīng)試教育中學(xué)科知識為主的思想影響學(xué)校和家長對于信息技術(shù)學(xué)科的重視程度較低，因此在實(shí)際教學(xué)過程中，教材和教學(xué)內(nèi)容的選擇較為隨意。此種教育現(xiàn)狀致使高中信息技術(shù)教師無法鉆研《信息技術(shù)課標(biāo)》教材，對于計算思維概念內(nèi)涵特征等內(nèi)容知之甚少，甚至無法將其運(yùn)用在實(shí)際教學(xué)過程中，而其他學(xué)科的教師也無法運(yùn)用計算思維提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。此外，部分教師認(rèn)為計算思維與實(shí)際教學(xué)方法不同，在教育教學(xué)中并沒有實(shí)質(zhì)性作用，因此在實(shí)際在教學(xué)過程中對計算思維的運(yùn)用程度不高，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)際學(xué)習(xí)過程中，對計算思維的認(rèn)識不高，無法形成有效的計算思維。

（二）學(xué)生計算思維能力較弱

在信息教學(xué)過程中，由于信息技術(shù)具有多元化發(fā)展優(yōu)勢，因此學(xué)生在實(shí)際學(xué)習(xí)過程中，不僅需要掌握計算機(jī)知識和原理，還要掌握如何將基本知識運(yùn)用在實(shí)處，使其具有較強(qiáng)的知識運(yùn)用能力和動手能力[3]。然而在高中以前的教學(xué)階段中，教師和學(xué)校通常會忽略信息技術(shù)教學(xué)中的重要性，致使學(xué)生現(xiàn)有的信息技術(shù)基礎(chǔ)知識掌握能力較弱，缺乏連貫性和系統(tǒng)性的教學(xué)，使得學(xué)生對計算機(jī)程序設(shè)置和語言設(shè)置這些專業(yè)技術(shù)了解較少，僅限于游戲和網(wǎng)絡(luò)搜索[4]。此外，還有部分學(xué)生在初中階段接觸到的信息技術(shù)課程較少，對于計算機(jī)技術(shù)與知識的掌握較差，因此計算思維能力較為薄弱。

（三）教材內(nèi)容較為落后

教材在教學(xué)中作為引導(dǎo)性資料，具有至關(guān)重要的作用。為使學(xué)生與時俱進(jìn)發(fā)展，在編寫過程中需要與時代發(fā)展相結(jié)合[5]。但是現(xiàn)今高中信息技術(shù)教學(xué)在教材內(nèi)容中存在一定的缺點(diǎn)，與新時代信息技術(shù)融合較少。首先，信息技術(shù)學(xué)科與傳統(tǒng)教學(xué)科目不同，由于信息時代發(fā)展較快，因此其中知識內(nèi)容更新速度也比較快，隨著時間推移與科技的發(fā)展，現(xiàn)今的信息技術(shù)與教材中的技術(shù)存在一定的差異，教材中編寫的信息技術(shù)和教學(xué)知識與社會發(fā)展學(xué)生學(xué)習(xí)需要不匹配，教材中的專業(yè)名詞與現(xiàn)今信息技術(shù)發(fā)展中運(yùn)用的技術(shù)名稱不同，軟件的建立基礎(chǔ)與腳本也具有一定的區(qū)別[6]。其次，計算思維提出的較早，但是將其運(yùn)用在具體教學(xué)中的思想和理論提出的卻比較晚，因此現(xiàn)階段高中信息技術(shù)教材中的學(xué)科思維和核心思想預(yù)約計算思維中體現(xiàn)的核心素養(yǎng)有一定的差距致使計算思維，無法在現(xiàn)今高中信息技術(shù)課堂教學(xué)中發(fā)揮自身的優(yōu)勢。再次，教育教材不統(tǒng)一。在實(shí)際教學(xué)過程，小學(xué)、初中、高中的教材內(nèi)容以及教學(xué)順序沒有承接和延續(xù)，甚至出現(xiàn)三個教學(xué)階段的教材除了版本不同，內(nèi)容基本相同的情況[7]。信息技術(shù)教學(xué)是一種技術(shù)的教育方式，在實(shí)際教學(xué)過程中，同樣需要奠定基礎(chǔ)和過度，慢慢強(qiáng)化學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握能力，若是教材版本不統(tǒng)一，隨著教育階段的增長教材內(nèi)容上沒有承接，一定會導(dǎo)致教材內(nèi)容的層次、邏輯不通，則學(xué)生則無法有效地開展學(xué)習(xí)，進(jìn)而無法形成系統(tǒng)性和整體性的計算思維構(gòu)架。

四、高中信息技術(shù)教學(xué)中學(xué)生計算思維培養(yǎng)問題的解決措施

（一）完善教育教學(xué)鼓勵機(jī)制

《信息技術(shù)課標(biāo)》教材運(yùn)用在教學(xué)中的時間較短，因此教師對于此本教材內(nèi)容與主旨的理解不夠透徹[8]。而為提升教師教學(xué)水平，教學(xué)主管部門也相繼舉辦有關(guān)培訓(xùn)班，但這種零散的、片段式的培養(yǎng)并未得到很好的成效。許多課程都是“走過場”，參加的教師又多是被動學(xué)習(xí)，這也使得不少教師對《信息技術(shù)課標(biāo)》內(nèi)涵的理解浮于表面，更無法切實(shí)把新課程的教育理念運(yùn)用于課堂實(shí)際之中。提高教育學(xué)科專業(yè)素質(zhì)，使新課程的理念在課堂中落地生根，不僅要靠教育教學(xué)主管部門的線上線下課程，更是靠每一個信息技術(shù)教育者養(yǎng)成了自主掌握、自覺掌握的教學(xué)意識。同時，基于現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)知識更新速度快，因此作為互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)教育不但要具有豐富的專業(yè)知識素養(yǎng)，并且還要強(qiáng)化自己專業(yè)學(xué)習(xí)，是使得自身具有明確的學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域與專業(yè)意識，如此方能促使信息技術(shù)教學(xué)與時代發(fā)展腳步一致，教育思想和教學(xué)理念符合現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的前進(jìn)的要求。為保障此種教育效果得以有效實(shí)現(xiàn)，相關(guān)部門可以健全師資培養(yǎng)考核機(jī)制，提高教師學(xué)科素質(zhì)，并在此之中引進(jìn)獎勵機(jī)制，用科學(xué)、合理的機(jī)制促使教師自主發(fā)展、主動學(xué)習(xí)。此種運(yùn)用激勵的方式培養(yǎng)教師專業(yè)性，能切實(shí)推動教師學(xué)科素質(zhì)的發(fā)展提高。

（二）引導(dǎo)學(xué)生積極參與

養(yǎng)成計算思維不僅限于科學(xué)的教學(xué)方法，還涉及對現(xiàn)實(shí)生活諸多問題的探究和處理。因此在開展教學(xué)時，教師不僅要轉(zhuǎn)變過去以學(xué)科知識為中心的教育觀念，還要實(shí)行以學(xué)習(xí)者為主、教師為輔的教育思路，讓由學(xué)生自主發(fā)掘問題、指出主要問題問、完全使用所學(xué)專業(yè)剖析和解答問題并設(shè)計最合理解答的方式給予答案，之后利用計算機(jī)完成方案設(shè)計，獲得成果[9]。在此過程中，教師可以針對實(shí)際情況，選擇不同的教學(xué)方式與策略展開教學(xué)。如果學(xué)習(xí)者在每節(jié)現(xiàn)代信息技術(shù)課程中都經(jīng)過這一步驟，則其思考方法和邏輯思維也會逐漸形成和完善。

在課堂中，首先，教師可以先指導(dǎo)學(xué)生，通過頭腦風(fēng)暴法分析問題，并找出可以解決的辦法。其次，教師在實(shí)際教學(xué)過程中，會運(yùn)用思維導(dǎo)圖的方式，細(xì)化教學(xué)方案，優(yōu)化學(xué)生學(xué)習(xí)思想，促使學(xué)生在課堂過程中能通過計算機(jī)解決自身發(fā)現(xiàn)的問題。此種教學(xué)方式的運(yùn)用不僅能有效提升學(xué)生的動手能力，還能引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用計算思維分析、解決實(shí)際問題。教師在教學(xué)過程中，可以運(yùn)用具體的教學(xué)任務(wù)指導(dǎo)提升學(xué)生對知識的理解性。

例如，在高中信息技術(shù)教學(xué)過程中，教師在教授《人工智能的運(yùn)用》這一內(nèi)容時，教師可以運(yùn)用分步驟教學(xué)的方式按部就班引導(dǎo)學(xué)生掌握信息技術(shù)專業(yè)知識。教師可以播放阿里ET工業(yè)大腦的圖片和視頻，在此過程中，首先，教師可以讓學(xué)生猜片中運(yùn)用了哪些技術(shù)類型，學(xué)生在才出人工智能之后，再帶領(lǐng)學(xué)生了解人工智能在各領(lǐng)域之間的運(yùn)用。如，人工智能在工業(yè)上的運(yùn)用、人工智能在農(nóng)業(yè)上的運(yùn)用、人工智能在安全保衛(wèi)行業(yè)中的應(yīng)用以及人工智能在醫(yī)療衛(wèi)生方面的運(yùn)用。其次，教師教授學(xué)生智能程序編碼，使學(xué)生進(jìn)行練習(xí)和嘗試。再次，留置編寫智能程序的作業(yè)，期間允許學(xué)生運(yùn)用之前在Python語言設(shè)計程序的內(nèi)容，讓學(xué)生分組配合，整體設(shè)計一套能組合的智能程序，讓學(xué)生進(jìn)一步細(xì)分，每個人分工寫一組代碼和程序，再與小組一起組合鏈接，最后，展示實(shí)現(xiàn)。而在此過程中，學(xué)生技能練習(xí)之前的信息技術(shù)知識，還能學(xué)習(xí)新的信息技術(shù)知識，了解更多信息技術(shù)運(yùn)用方式，以此提升學(xué)生掌握計算思維的能力，強(qiáng)化學(xué)生思維邏輯性，使其在日后其他學(xué)科學(xué)習(xí)中，也能具有一定的邏輯思維，進(jìn)而提升整體學(xué)習(xí)效果。

（三）豐富教學(xué)內(nèi)容

由于知識點(diǎn)的碎片化，訓(xùn)練缺乏體系，雖然學(xué)生已經(jīng)掌握了知識點(diǎn)，但卻無法用于處理現(xiàn)實(shí)問題，也沒有以計算思維為訓(xùn)練主線的知識框架[10]。所以，要學(xué)習(xí)在現(xiàn)行課程基礎(chǔ)上，對教學(xué)內(nèi)容加以重構(gòu)，并挖掘有利于計算思維培養(yǎng)的新內(nèi)容?？v觀目前課程，需要采取活動方式，從課程特點(diǎn)和深層價值視角入手根據(jù)課堂知識點(diǎn)的固有架構(gòu)重新整合課程，將每一條完全封閉的知識點(diǎn)都變成了具備一定邏輯關(guān)系的相對獨(dú)立性的新知識模塊。把知識點(diǎn)系統(tǒng)化地講授給學(xué)生，使學(xué)生感受到知識點(diǎn)的系統(tǒng)化與邏輯性，之后運(yùn)用課堂管理的方式設(shè)置教學(xué)模塊作業(yè)，在此過程中，教師應(yīng)注意各個模塊之間的關(guān)系，強(qiáng)化模塊的連接性和整體性，促使各個模塊作業(yè)聯(lián)系之后能形成一個整體的管理教學(xué)任務(wù)，從而在豐富學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識，的同時，使學(xué)生感受到專業(yè)知識的相對獨(dú)立性與相互依賴關(guān)系。

由此可見，重構(gòu)教材內(nèi)容與顛覆內(nèi)容具有一定的區(qū)別，前者是將原本教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化并根據(jù)學(xué)生需要進(jìn)行延伸，而后者則是直接摒棄原教材知識內(nèi)容。在實(shí)際教學(xué)過程中，教師應(yīng)運(yùn)用重構(gòu)教材內(nèi)容，積極尋找轉(zhuǎn)變認(rèn)知內(nèi)容教學(xué)為思想啟迪的新方法，以此達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生探索、研究和解決思維的目標(biāo)。

（四）轉(zhuǎn)變教學(xué)方法

有效訓(xùn)練學(xué)生的計算思維能力，轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，切實(shí)改善學(xué)生思維方法對于學(xué)生的學(xué)習(xí)而言具有重要作用[11]。恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式，就能夠更加輕松地訓(xùn)練學(xué)習(xí)者的計算思維，進(jìn)而提高了教學(xué)效能。在傳統(tǒng)的信息技術(shù)課程中，也存在培養(yǎng)學(xué)生計算思維的案例，但是若沒有關(guān)注計算思維，則此類活動對于學(xué)生而言也是毫無意義的。為改善此種教學(xué)現(xiàn)狀，教師應(yīng)運(yùn)用調(diào)整教學(xué)案例的方式，提升教學(xué)方案的有效性和適合性，引導(dǎo)學(xué)生將無意識計算思維變?yōu)榫哂凶杂X主觀能動性的行為，進(jìn)而運(yùn)用計算思維解決實(shí)際問題。因此，需要轉(zhuǎn)變教學(xué)方法，促進(jìn)學(xué)生計算思維的發(fā)展。所以，學(xué)生在程序設(shè)計時候，還必須注意運(yùn)用數(shù)據(jù)分析，并采用頭腦風(fēng)暴的方式，尋找算法，從而進(jìn)一步優(yōu)化計算。當(dāng)學(xué)生在教師引導(dǎo)下完全掌握計算以后，還要了解不同的計算方式中執(zhí)行效率之間的差別，從而優(yōu)化的算法，大大地縮短學(xué)生計算時間，與此同時學(xué)生的工作效率也會明顯提高，學(xué)生在經(jīng)過不斷思索后，促使自身計算思維的進(jìn)一步鍛煉。學(xué)生完全了解計算后，通過流程圖說明計算就較為容易，由于計算程序不同，因此所繪制的流程圖也存在差距，學(xué)生可以通過流程圖的繪畫對整體計算進(jìn)行在思考，從而優(yōu)化計算機(jī)計算過程，從而進(jìn)一步細(xì)化流程圖。使用流程圖，能有效鍛煉學(xué)生思維邏輯，使學(xué)生在思考過程中有主有次、有條有據(jù)。當(dāng)學(xué)生在教師的引導(dǎo)下完成程序編制之后，教師還可以給出一些同類型的問題，讓學(xué)生再次體會流程。學(xué)生編程訓(xùn)練，不斷反思和總結(jié)，當(dāng)面臨一種新應(yīng)用問題，可以選用正確的算法，形成敏捷的運(yùn)用能力，同時當(dāng)發(fā)生錯誤時，也可以指出錯誤所在，鞏固知識，算法思維也在這種不斷、重復(fù)的過程中得以提高。

五、結(jié)束語

總而言之，將計算思維融入教學(xué)中，能有效促進(jìn)學(xué)生個人素養(yǎng)，提升高中信息技術(shù)課程，教育教學(xué)質(zhì)量為信息技術(shù)課程教學(xué)的發(fā)展，提供新型道路。對學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展還具有指導(dǎo)性作用，能有效培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。因此，在實(shí)際教學(xué)過程中，信息技術(shù)教師應(yīng)了解計算思維在學(xué)科教學(xué)的重要作用，知曉其對于學(xué)生學(xué)習(xí)的價值，并以此為基礎(chǔ)，站在新時期教材的角度上辨析信息技術(shù)學(xué)科的指導(dǎo)性和育人價值，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)技術(shù)，運(yùn)用針對性的教學(xué)方式，提升學(xué)生的計算思維。此外，教師要深入教材，將教材中與實(shí)際信息專業(yè)技術(shù)融合，大膽創(chuàng)新，以此提升學(xué)生信息技術(shù)的掌握能力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，創(chuàng)造出以計算思維為依據(jù)的有利于學(xué)生終身發(fā)展的教學(xué)策略和教學(xué)模式。

作者單位：秦向芹? ? 山東省莒南第一中學(xué)

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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